物化法處理印染廢水的研究進展

環(huán)保網(wǎng)訊:我國是印染紡織第一大國，而印染行業(yè)又是工業(yè)廢水排放大戶，據(jù)不完全統(tǒng)計，全國印染廢水每天排放量為3.0×106~4.0×106t。印染廢水具有水量水質(zhì)變化大、有機污染物含量高、色度深、pH波動大等特點，過去常采用成本較低的生化法處理即可滿足較低的排放標準。

近年來，隨著難生物降解的聚乙烯醇(PVA)、羧甲基纖維素(CWC)、表面活性劑和新型助劑的大量使用，同時由于印染行業(yè)需求染料向抗光解、抗氧化、抗生物降解方向發(fā)展，COD質(zhì)量濃度也由原來的數(shù)百mg/L上升到2000~3000mg/L，導致印染廢水的處理難度大大增加，單獨采用生物處理工藝往往達不到排放標準。為此，將物化法與生化法結(jié)合處理該廢水。結(jié)合形式包括：(1)通過物化法的預處理來降低廢水中難降解污染物的含量，減少生物毒性，并提高可生化性，廢水再進入生化處理裝置;(2)印染廢水在經(jīng)過生化處理后，再通過物化法深度處理。近年來將物化法與生化法聯(lián)合處理印染廢水的耦合技術(shù)已經(jīng)成為其主要的發(fā)展方向。有關(guān)廢水的生化處理方面的研究已有很多，筆者僅針對印染廢水的物化處理技術(shù)做一介紹。

1處理印染廢水的物理方法

常用的處理印染廢水的物理方法主要包括吸附、混凝、膜處理等。通常地，吸附和膜處理技術(shù)作為生物處理的深度處理技術(shù);而混凝技術(shù)視具體情況可以放在生物處理工段的前面，也可以放在后面。這些技術(shù)都可取得較好的效果。不過一般來說此類技術(shù)只是對廢水中的污染物進行了相間轉(zhuǎn)移，并沒有從根本上消除污染，而且相應材料消耗較大，增加了處理成本，限制了大范圍的推廣應用。

1.1吸附法

當印染廢水與多孔性物質(zhì)混合或通過由其顆粒組成的濾床時，污染物就會進入多孔物質(zhì)的孔隙內(nèi)或者是黏附在表面而被除去。吸附法適用于低濃度印染廢水，多用于深度處理。應用最多的吸附劑是活性炭，但單獨采用活性炭吸附處理印染廢水的成本很高。

近些年來研究的重點主要在于尋找開發(fā)新型廉價易得的吸附劑，并對其進行改性來提高吸附性能，其種類和主要性能如表1所示。

1.2混凝法

混凝工藝流程簡單，操作管理方便。但由于染料品種繁多，單一混凝劑難以適應成分復雜的印染廢水，因此開發(fā)新型高效無毒混凝劑，對現(xiàn)有藥劑進行改性，爭取做到一劑多用是目前該技術(shù)發(fā)展的趨勢。

目前常用的絮凝劑包括無機絮凝劑、有機絮凝劑及生物絮凝劑。無機絮凝劑主要有鋁鹽、鐵鹽等低分子混凝劑以及聚合氯化鋁(PAC)、聚合硫酸鐵等高分子混凝劑。傳統(tǒng)的鋁鹽混凝一直占主導地位，其絮體小、形態(tài)穩(wěn)定，對大部分染料廢水處理效果比較理想，但反應較慢，受溫度影響較大且有毒性;鐵

鹽反應快、絮體大、易失穩(wěn)沉淀，對疏水性染料脫色效率高，但對親水性染料脫色不理想，投加量不當會使水體呈現(xiàn)黃色，COD去除率低。有人圍繞著鐵磁性物質(zhì)展開研究，通過磁種混凝使非磁性污染物獲得磁性，實現(xiàn)磁分離來縮短時間。D.Pak等〔1〕將煉鋼過程中產(chǎn)生的廢渣粉碎(其成分中含有磁性鐵氧化物)來處理紡織廢水，沉降速度較FeCl3或PAC大10倍，對色度、SS、TOC、COD、總氮和總磷的去除率都較高;賈宏藝等〔2〕利用磁性納米Fe3O4顆粒的超順磁特性，在外加磁場的作用下將磁顆粒、亞鐵鹽及有機物形成的混凝體迅速沉降下來，COD去除率較只投加亞鐵鹽時高15%。

有機高分子絮凝劑較無機絮凝劑絮凝速度快且穩(wěn)定，用量少，受共存鹽類、pH及溫度影響小，產(chǎn)生的殘渣也較少，因此應用前景更加廣泛。主要品種有聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚二甲基二烯丙基氯化銨、聚胺等，由于合成高分子有毒性，因而天然無毒的高分子絮凝劑如殼聚糖日益受到重視。但殼聚糖只能溶解于弱酸性溶液，溶解度較小，在殼聚糖分子上引入基團對其進行改性，增強殼聚糖的螯合能力已經(jīng)成為必然趨勢。劉運學等〔3〕對比了羧甲基殼聚糖和殼聚糖對某毛巾廠印染廢水的混凝處理效果，在相同工藝條件下前者得到的脫色率和COD去除率都優(yōu)于后者。

近些年生物絮凝劑發(fā)展迅猛，其對水中膠體和懸浮物具有絮凝作用，且無二次污染，具有高效、無毒、絮凝對象廣泛、脫色效果獨特等優(yōu)點，但是成本較高，技術(shù)上還存在一些問題。

1.3膜分離

膜分離技術(shù)由于無相變、設(shè)備簡單、操作方便等優(yōu)點，迅速發(fā)展日趨成熟并已形成工業(yè)化規(guī)模，但不適宜直接處理印染廢水，否則極容易造成嚴重的膜污染且難以再生;膜分離技術(shù)多用于深度處理，降低和去除殘存的有機物、色度并脫除無機鹽分，分離前段工藝中形成的微生物、絮凝物或是投加的固體催化劑，與其他技術(shù)聯(lián)用的效果極好，出水可以達到回用標準。叢利澤等〔4〕采用混凝沉淀法對COD高達2500mg/L，色度高達10000倍的印染廢水進行預處理，后接膜生物反應器與納濾膜分離系統(tǒng)組合工藝，處理后COD降到30mg/L，NH3-N降到8mg/L，色度為0，其中納濾膜主要分離色素等生物難降解小分子物質(zhì)。浙江某公司〔5〕采用超濾-反滲透聯(lián)用處理印染廢水，超濾可去除部分有機物及色度，更主要是去除可能污堵反滲透膜的膠體、細菌、病毒等雜質(zhì)，延長了反滲透膜的清洗周期和壽命;反滲透可去除98%的鹽分，完全去除硬度，同時對COD、色度也具有極高的去除作用，出水完全達到純水標準。

2化學氧化方法

化學氧化能夠使印染廢水中的有機染料發(fā)生化學反應而被分解，常用的氧化劑包括O2、O3、ClO2、H2O2、新生態(tài)MnO2等。這些氧化劑都能與染料發(fā)生氧化還原反應，但由于成本高或效率低導致費用昂貴，于是人們紛紛添加催化劑來提高其氧化性能，通過產(chǎn)生氧化活性更高的˙OH來提高其氧化能力。印染廢水中染料的顏色來源于染料分子的共扼體系—含不飽和基團—N=N—、C=C、—N=O、C=O、C=S—、—CH=N—等的發(fā)色體〔6〕。˙OH的標準氧化電位高達2.8eV，是除元素氟以外最強的氧化劑，能夠有效打破共扼體系結(jié)構(gòu)，使之變成無色的有機分子，無選擇地將絕大多數(shù)有機物徹底氧化成CO2、H2O和其他無機物。

2.1光化學氧化法

光化學氧化印染廢水不受鹽離子種類、有機物濃度和pH波動的影響，無二次污染，操作條件溫和。利用紫外光照射在TiO2的表面產(chǎn)生˙OH進而氧化有機污染物是當前實驗室內(nèi)最主要的方法，但對于色度較高的印染廢水由于光透過性較差而使處理效果不夠理想。

于是研究重點正在從利用紫外光的光催化氧化向利用可見光的光敏化氧化轉(zhuǎn)變。因為染料本身就是一種光敏化劑，能夠被可見光激發(fā)向TiO2轉(zhuǎn)移電子，形成的導帶電子被水中的氧捕獲，進而形成˙O2-和˙OH，這樣協(xié)助催化劑被間接激發(fā)，從而擴大了可利用光的波長范圍，甚至可以直接利用太陽光，極大地降低了處理成本。在實驗室內(nèi)采取的措施有：改變光收集裝置透鏡聚焦〔7〕、復式拋物線集光器〔8〕、鍍發(fā)光劑〔9〕、聯(lián)合類Fenton技術(shù)〔8-10〕等，這些都得到了良好的處理效果。在突尼斯占地50m2的光敏化氧化工藝中試裝置的運行結(jié)果表明，太陽光能夠去除難降解有機物和色度〔11〕，甚至較實驗室內(nèi)有更高的效率(量子產(chǎn)率達15%)，并提高了廢水的可生化性，這在陽光充沛的地區(qū)具有極大的意義，只是太陽光的光效率過低，使得處理設(shè)施占地面積龐大。

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